Una microestructura impresa en 3D simplifica el proceso de desalinización Copiar al portapapeles
POR: Luis Moctezuma
23 julio, 2024
Aunque el 71% de la superficie terrestre está cubierta por agua, apenas el 2.5% de ella es dulce. La desalinización es una alternativa para obtener agua para consumo humano pero el proceso es costoso.
Un estudio publicado recientemente en la revista científica Applied Physics Reviews propone una alternativa para desalinizar agua de una forma más eficiente. Se trata de unos generadores de vapor inspirados en la naturaleza.
Una imitación a pequeña escala de la naturaleza
Un grupo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang, en Singapur, propone una alternativa para desalinizar agua. Parten de una propuesta conocida previamente que son los generadores solares de vapor (SSG, por sus siglas en inglés).
Uno de los problemas que encontraban es que este tipo de sistemas requieren topologías complejas que abarcan grandes áreas para obtener una mayor eficacia en la evaporación. Además, el costo energético es muy alto.
Así que decidieron inspirarse en la naturaleza para proponer un nuevo diseño de SSG. Retomaron la idea básica del ciclo del agua para usar la energía del sol y con ella evaporar y aislar el agua.
Recurrieron a la impresión 3D para desarrollar su propuesta. Su método consiste en imprimir nanocompuestos funcionales para fusión multichorro (MJF).
“Creamos SSG con un rendimiento fototérmico excepcional y propiedades de autolimpieza”, menciona Kun Zhou, quien es el administrador del proyecto. Él es profesor de ingeniería mecánica en la Universidad Tecnológica de Nanyang.
“El uso de una estructura porosa similar a un árbol mejora significativamente las tasas de evaporación del agua y asegura un funcionamiento continuo evitando la acumulación de sal — su rendimiento sigue siendo relativamente estable incluso después de pruebas prolongadas”, explica el investigador.
El generador funciona con una conversión de energía de lumínica a térmica. El SSG absorbe energía solar, la convierte en calor y con él evapora el agua de mar. Su estructura porosa facilita que se limpie por sí mismo removiendo la sal acumulada para garantizar un rendimiento sostenido en el proceso de desalinización.
“Mediante el uso de un agente de fusión fototérmica eficaz, la tecnología de impresión MJF puede crear rápidamente piezas con diseños intrincados”, señala Kun Zhou.
“Para mejorar la eficiencia de conversión fototérmica de los agentes fundentes y las piezas impresas, hemos desarrollado un nuevo tipo de agente fundente derivado de marcos metal-orgánicos”, agrega.
El diseño de este SSG se inspiró en la transpiración de las plantas. Además se compone de microestructuras con forma de árboles en miniatura. Esto le permite formar un bosque eficiente de distribución del calor.
Esta forma de árbol ayuda a aumentar el área sobre la superficie que abarca el generador. Esto mejora el transporte del agua y aumenta la eficiencia en la evaporación.
Para los investigadores fue sorprendente la tasa de evaporación de agua que se obtuvo tanto en las simulaciones como en las pruebas de campo. Incluso después de las pruebas de larga duración, el agua cumplió con los estándares de potabilidad.
El uso de estos generadores puede facilitar el acceso a agua potable en regiones que sufren escasez. Además, no es su único uso.
“Más allá de la desalinización, puede adaptarse a otras aplicaciones que requieren una conversión eficiente de la energía solar y purificación del agua”, aclara Kun Zhou.
Fuentes
3D-Printed Microstructure Forest Facilitates Solar Steam Generator Desalination